(57)【要約】      （修正有）【課題】  特に車両用として、必要にして十分な強度を有し、過度の寸法や重量とならないシート金属要素を提供する。【解決手段】  シート金属要素が、帯片の長手方向に種々の厚さを有する柔軟に圧延された材料帯片からこの帯片の長手方向のまわりに再成形されて真円でない断面および長さにわたって可変の壁厚を有する管または輪郭体を形成する。【選択図】  図１
2005046909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その長手方向に種々の厚さを有する柔軟に圧延された材料帯片からこの帯片の長手方向のまわりに再成形されて真円でない断面および長さにわたって可変の壁厚を有する管または輪郭体を形成することを特徴とするシート金属要素。
【請求項２】
その長手方向に種々の厚さを有する柔軟に圧延された材料帯片からこの帯片の長手方向に対して横方向に再成形されて真円でない断面および周辺にわたって可変の壁厚を有する管または輪郭体を形成することを特徴とするシート金属要素。
【請求項３】
断面において閉止されかつ長手方向において溶接されることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のシート金属要素。
【請求項４】
断面において開放されることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のシート金属要素。
【請求項５】
長手方向における可変断面、とくに連続してかつ同じに変化する断面を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のシート金属要素。
【請求項６】
均一の断面と異なる長手方向断面を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のシート金属要素。
【請求項７】
長手方向に湾曲されて延びることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のシート金属要素。
【請求項８】
一定の内方断面および外側での壁厚の差異を有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のシート金属要素。
【請求項９】
一定の外方断面および内側での壁厚の差異を有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のシート金属要素。
【請求項１０】
前記壁厚の差異が最大厚さに対して少なくとも２５％であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載のシート金属要素。
【請求項１１】
刻み目、とくに均一の格子配置を備えることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のシート金属要素。
【請求項１２】
その表面に明けられた孔を備えることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のシート金属要素。
【請求項１３】
より大きな壁厚を有する端部分を有することを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のシート金属要素。
【請求項１４】
前記端部分の少なくとも１つが押し込み嵌合として断面において広げられることを特徴とする請求項１３に記載のシート金属要素。
【請求項１５】
その長手方向に種々の厚さを有する柔軟に圧延された材料帯片からこの帯片の長手方向に対して実質上平行な方向に再成形されて等しい壁厚の領域がビード、縁部またはシリンダラインの方向に対して垂直に延びるように波形にされた表面要素を形成することを特徴とする１方向に可変の壁厚を有するシート金属要素。
【請求項１６】
その長手方向に種々の厚さを有する柔軟に圧延された材料帯片からこの帯片の長手方向に対して実質上垂直に再成形されて等しい壁厚の領域がビード、縁部またはシリンダラインの方向に対して平行に延びるように波形にされた表面要素を形成することを特徴とする１方向に可変の壁厚を有するシート金属要素。
【請求項１７】
その長手方向に種々の厚さを有する柔軟に圧延された材料帯片から再成形されて空間的に変形された表面要素を形成することを特徴とする１方向に可変の壁厚を有するシート金属要素。
【請求項１８】
表面要素を形成するために長手方向縁部に沿って請求項１５ないし１７のいずれか１項に記載の複数のシート金属要素から構成されることを特徴とするシート金属要素。
【請求項１９】
中空体を形成するために長手方向縁部に沿って請求項１５ないし１７のいずれか１項に記載の複数のシート金属要素から構成されることを特徴とするシート金属要素。
【請求項２０】
中空体を形成するために周辺縁部に沿って請求項１５ないし１７のいずれか１項に記載の複数のシート金属要素から構成されることを特徴とするシート金属要素。
【請求項２１】
２端において開放されることを特徴とする請求項１９に記載のシート金属要素。
【請求項２２】
長手方向に可変の断面、とくに連続してかつ同じに変化する断面を有することを特徴とする請求項１９または２０のいずれか１項に記載のシート金属要素。
【請求項２３】
長手方向において均一の断面と異なる長手方向部分を有することを特徴とする請求項１９または２０のいずれか１項に記載のシート金属要素。
【請求項２４】
長手方向に湾曲されて延びることを特徴とする請求項１５ないし２３のいずれか１項に記載のシート金属要素。
【請求項２５】
一定の内方断面および外側での壁厚の差異を有することを特徴とする請求項１５ないし２４のいずれか１項に記載のシート金属要素。
【請求項２６】
一定の外方断面および内側での壁厚の差異を有することを特徴とする請求項１５ないし２４のいずれか１項に記載のシート金属要素。
【請求項２７】
前記壁厚の差異が最大厚さに対して少なくとも２５％であることを特徴とする請求項１５ないし２６のいずれか１項に記載のシート金属要素。
【請求項２８】
刻み目、とくに均一の格子配置を備えることを特徴とする請求項１５ないし２７のいずれか１項に記載のシート金属要素。
【請求項２９】
その表面に明けられた孔を備えることを特徴とする請求項１５ないし２８のいずれか１項に記載のシート金属要素。
【請求項３０】
より大きな壁厚を有する端部分を有することを特徴とする請求項１５ないし２０のいずれか１項に記載のシート金属要素。
【請求項３１】
前記端部分の少なくとも１つが押し込み嵌合として断面において広げられることを特徴とする請求項３０に記載のシート金属要素。
【請求項３２】
長手方向において定義された段階的な負荷または変形作用を有する車両支持部材としての請求項１および請求項３ないし１４のいずれか１項に記載のシート金属要素の使用。
【請求項３３】
長手方向において定義された段階的な変形作用を有する衝撃吸収体としての請求項１および請求項３ないし１４のいずれか１項に記載のシート金属要素の使用。
【請求項３４】
周辺にわたって定義された段階的な変形作用を有する車両支持部材としての請求項２ないし１４のいずれか１項に記載のシート金属要素の使用。
【請求項３５】
車両床板としての請求項１５ないし３１のいずれか１項に記載のシート金属要素の使用。
【請求項３６】
車両外装パネルとしての請求項１５ないし３１のいずれか１項に記載のシート金属要素の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯片の長手方向に異なる厚さを有する柔軟に圧延された材料帯片から作られるシート金属要素に関する。いわゆる柔軟に圧延された材料帯片は可変のローラギャップ厚さを備えた最初に一定の厚さを有する開始材料を圧延することによって製造される。柔軟に圧延された材料帯片を製造するためのかかる圧延方法およびそれからシート金属要素を製造するための再成形方法は従来技術から知られている。
【背景技術】
【０００２】
独国特許明細書第１０４８７５号公報には、シート金属の帯片形成または平らな部片が圧延することによって異なる壁厚にどのように持ち来たされるか、およびこのようにして得られた可変の壁厚を有するシート金属部片から、長手方向に異なる壁厚を有する管が丸く屈曲されかつスリットに沿ってどのように半田付けされるかが記載されている。
【０００３】
最後に、ヨーロッパ特許出願第０７８８８４９Ａ１号から、まず、平行な刻み目が圧延方向に対して横方向に形成され、そのさい圧延されたシート金属が次いで或る大きさに作るように切断されそしてシート金属部片が圧延されたシート金属を再成形しかつ隣接する縁部を接合することによって長手方向に可変の壁厚を有する管を形成するように仕上げられることが知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
長手方向に均一の断面または回転片の断面を有するシート金属要素は意図されるように使用されるとき種々の長手方向および周辺部分において異なる負荷に曝され得る。均一の壁厚を有する材料からシート金属要素を製造するとき、低い負荷に曝される区域はかくして寸法過剰にされかつ構成要素の過度の重量を結果として生じる。これはとくに車両の構造において望ましくない。
【０００５】
さらに、車両の構造において、定義された変形作用がそれらの強度限界を超えるとき、すなわち、車両衝突の場合に、シート金属要素について必要とされることが知られている。かかる変形作用はシート金属要素を成形することによっておよび／または長さにわたってまたは周辺にわたって変化している壁厚を有するシート金属要素を使用することによって引き起こされることができる。
【０００６】
本発明の目的は、車両の構造、とくにシャーシおよび車両構成要素としてかつ車体構造構成要素として、かかるシート金属要素の拡大された使用を許容する柔軟に圧延された材料帯片から作られるシート金属要素を提供することにある。
【０００７】
柔軟に圧延された材料帯片はここで議論される限りにおいて、これは、シート金属要素を形成するように圧延しかつ次いで材料帯片を或る長さに切断するかまたは柔軟な圧延後材料帯片を或る長さに切断後、分割されない材料帯片を再成形するおよび次いでシート金属要素を形成するように再成形するかまたは最後に柔軟な圧延の前に材料帯片を或る長さに切断しかつシート金属要素を形成するように柔軟に圧延されたブランクを再成形する両方の可能性を含んでいる。
【０００８】
以下で記載されるシート金属要素は、好ましくは、冷間圧延された材料帯片から製造されるシート金属要素を含んでいる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による第１の解決は、その長手方向に種々の厚さを有する柔軟に圧延された材料帯片からこの帯片の長手方向のまわりに再成形されて真円でない断面および長さにわたって可変の壁厚を有する管または輪郭体を形成するシート金属要素に存する。
【００１０】
第２の解決は、その長手方向に種々の厚さを有する柔軟に圧延された材料帯片からこの帯片の長手方向に対して横方向に再成形されて真円でない断面および周辺にわたって可変の壁厚を有する管または輪郭体を形成するシート金属要素に存する。
【００１１】
前記真円でない輪郭体断面は均一なまたは対称な断面、例えば、多角形または卵形断面、または同様に完全に非対称断面を意味することができる。長手方向に溶接され閉止された輪郭体または断面において開放されている輪郭体の代替物はここに包含される。とくに軸方向の負荷下の第１の解決によるシート金属要素は領域的に異なる変形作用を示す一方第２の解決によるシート金属要素は種々の平面における屈曲により異なる作用をとくに呈することができる。両者は長手方向車両支持部材または横方向支持部材（側面衝撃保護）における重量節減および予め定めた変形のためにとくに使用されることができる。
【００１２】
特別の実施の形態において、シート金属要素は長手方向における可変断面、とくに連続してかつ同じに変化する断面を有することが提案される。これは１または２つのクサビ形状要素が切り離される長さに材料帯片を前もって切断するかまたは材料帯片が、増大する重なり合いで重なり合うように材料帯片を接合することによって引き起こされることができる。
【００１３】
さらに他の実施の形態によれば、シート金属要素は均一な、例えば丸い断面と異なる長手方向部分を有することが提案される。これは、続いて最初に均一に成形された輪郭体を再成形する、例えば、個々の輪郭体部分が半径方向に膨張される内部高圧変形方法を使用するかまたは個々の輪郭体部分が断面において減少されるかまたは変形される圧延またはプレスのごとき通常の再成形方法を使用することによって達成されることができる。
【００１４】
そのうえ、シート金属要素は長手方向に湾曲されて延びることができ、そのさい好ましくは次いで屈曲される真っ直ぐな輪郭体が最初に製造される。
【００１５】
前記シート金属要素に関して、それらは外側で壁厚の差異を有する一定の内方断面または内側で壁厚の差異を有する一定の外方断面を有することができることを保持する。両者は開始材料の適宜な柔軟な圧延および適宜な変形工程によって達成されることができる。材料帯片が一方の長手方向平面において厚さの対称の変化で製造されるならば、完成された構成要素についての壁厚の差異は内側および外側で顕著にされる。
【００１６】
重量節減および定義された変形作用の上述した目的のために、厚さのとくに大きいかつ流動している差異はとくに好都合であるかもしれない。このために、最大壁厚に関連して壁厚の差異は柔軟に圧延された開始材料に関してかつしたがってシート金属要素に関して少なくとも２５％にすべきであることが提案される。
【００１７】
重量の節減および区別される変形作用をさらに増大するために、シート金属要素がそれらの壁表面に明けられた孔を備え、それらが好ましくはシート金属要素を形成するために再成形する前に柔軟な材料帯片上に製造されるのが好都合であるかもしれない。他方で、強度を増大するために、壁面が構造、例えば均一な格子配置の刻み目を備えるのが好都合であるかもしれず、そしてこれはまたシート金属要素の自己振動作用に都合良く影響を及ぼすことができる。
【００１８】
さらに他の好都合な実施の形態は、シート金属要素が都合の良い軸方向の接続を許容するより大きな壁厚を有する端部分を有するおよび／または端部分の少なくとも１つが同一種類の構成要素間のプラグ接続を行なうために押し嵌め嵌合として断面において膨張されることに存する。
【００１９】
他の解決は、帯片の長手方向に異なる壁厚を有する柔軟に圧延された材料帯片から帯片の長手方向に対して実質上平行な方向に再成形されて等しい壁厚の領域がビード、縁部またはシリンダラインの方向に対して垂直に延びるように湾曲されたまたは波形にされた表面要素を形成する、１方向に可変の壁厚を有するシート金属要素を含んでいる。他の解決は、帯片の長手方向に異なる壁厚を有する柔軟に圧延された材料帯片から帯片の長手方向に対して実質上垂直な方向に再成形されて等しい壁厚の領域がビード、縁部またはシリンダラインの方向に対して平行に延びるように湾曲されたまたは波形にされた表面要素を形成する、１方向に可変の壁厚を有するシート金属要素を含んでいる。最後の解決は、帯片の長手方向に異なる壁厚を有する柔軟に圧延された材料帯片から再成形されて空間的に変形された表面要素を形成する、すなわち、この場合に、直線からずれている交差線が２つの垂直に交差する部分の方向に形成される、１方向に可変の壁厚を有するシート金属要素を含んでいる。これは、また、回転対称のシート金属要素の整合する交差線を含んでいる。これによって定義されるシート金属要素において、互いに平行に延びているより大きな壁厚の領域は、また、介在されるより小さい壁厚の領域またはより小さい壁厚の領域が、超過されている強度限界の場合における予め定義された変形領域としてまた使用されることができる結果として重量の同時節減とともに強度を増大するのに役立つことができる。前述した空間的に変形されるシート金属要素において、自己振動作用はとくに材料の同時の節減に影響を及ぼされることができる。
【００２０】
好適な実施の形態において、複数の前記シート金属要素が表面要素を形成するように長手方向縁部に沿って接合されることができるかまたは複数の前記シート金属要素が中空体を形成するように複数の平行な長手方向縁部に沿って接合されることができる。この場合に、開放端付き中空体が形成される。最後に、複数の前記シート金属要素は中空体を形成するように周辺縁部に沿って接合されることができる。
【００２１】
３または４辺で閉止された中空体がこれによって製造され得る。前記中空体は、また、長手方向に可変の断面、とくに連続してかつ同様に変化している断面を有することができる。シート金属要素は、また、長手方向における均一の断面と異なる長手方向部分を有することができる。最後に、それらは、また、長手方向に湾曲されて延びることができる。中空体の形の前記シート金属要素の場合において、外側で壁厚の差異を有する一定の内方断面および内側で壁厚の差異を有する一定の外方断面が、また、実現され得る。
【００２２】
上記の理由のために、最大厚さに対して少なくとも２５％の壁厚の差異が、また、ここでは好適かも知れない。重量を節減するために、壁表面は、再び、明けられた孔を備えることができるかまたは強度を増大するために、それらは壁構造、とくに均一な格子の刻み目を有することができる。これにより記載されたシート金属要素は、また、とくに溶接された継ぎ目による、接続を改善するためにより大きな壁厚の端部分を有することができる。閉止された断面を有する前記型の細長いシート金属要素の場合において、この場合に、また、端部分の１つは押し嵌め嵌合として断面において膨張することができる。
【００２３】
長手方向に可変の壁厚を有する中空体としての本発明によるシート金属要素はとくに自動車の長手方向における定義された段階的な負荷または変形作用を有する車両支持部材として使用されることができる。この場合に、長さにわたって異なる曲げ強度、また、衝突の場合に軸方向の力に曝される支持部材についての長さにわたって異なる圧縮または歪み強度のごとき、種々の曲げ負荷が支持部材に作用するとき適切である。加えて、前記特性を有するシート金属要素は、また、長手方向に定義された段階的な変形作用を有する衝撃吸収体として使用されることができる。衝突の場合における制御された軸方向の短縮に基づく設計はこれによって可能とされる。
【００２４】
他の提案によれば、周辺方向に可変の壁厚を有する輪郭体としての本発明によるシート金属要素は、また、周辺にわたって定義された段階的な変形作用または歪み作用を有する車両支持部材として使用されることができる。この場合に、より高い幾何学的な慣性モーメントが支持部材の主要な曲げ平面に設けられ得る一方より低い幾何学的な慣性モーメントが材料を節減するためにより低い負荷に曝される曲げ平面に設けられることができる。
【００２５】
制限なしに、車両における本発明による輪郭体の以下の応用、すなわち、長手方向支持部材(前、後ろ)、衝撃吸収体(前、後ろ)、アクスルクロス部材、座席クロス部材、横材、トンネル補強輪郭体、Ａ，ＢおよびＣ支柱、屋根フレーム、屋根クロス部材が記載されることができる。
【００２６】
本発明による平らなシート金属要素は、また、より大きな壁強度を有するクロス部片がまた増大された形状安定性に関してビードまたは溝の作用を果たすことができる場合に、車体外方パネルとして使用されることができる。この場合に、さらに構造の特別な補強が側面衝突の場合に引き起こされることができる。
【００２７】
平らなシート金属要素の他の好適な使用は、柔軟に圧延された材料を使用することによってそれらの強度およびそれらの重量に関連して最適にされることができる種々のシート金属要素から構成され得るトンネルを含んでいる車両床板を含んでいる。種々の衝突の場合の構造的強度は、また、これによって減少された材料の使用により改善されることができる。
【００２８】
本発明の好適な実施の形態は図面に示されかつ以下で説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１には、長手方向に可変の壁厚を有する、開放されたＵ形状のそれぞれ矩形の輪郭体１１がある。ここでより小さい一定の壁厚を有する第１の長手方向部分１２、増大している壁厚を有する遷移部分１３および一定のより大きい壁厚を有する第２の長手方向部分１４が見られ得る。輪郭体は長手方向に一定の自由な内方断面を有している。
【００３０】
図２には、長手方向に可変の壁厚を有する、半円の断面を有する開放された輪郭体１５が示されている。ここでより小さい一定の壁厚を有する第１の長手方向部分１６、遷移部分１７、およびより大きい一定の壁厚を有する第２の長手方向部分１８が見られ得る。輪郭体は長手方向に変化している自由な内方断面を有している。
【００３１】
図３には、長手方向に実質上一定の断面およびその断面に最小の壁厚を有するより長い側壁２２、より大きな壁厚を有する２つの側壁２３、２４および最大の壁厚を有する側壁２５を有する、閉止されたほぼ矩形の輪郭体２１が示されている。
【００３２】
図４には、長さにわたって一定の断面を有している、閉止された卵形の輪郭体２６が示されており、そのさい壁厚は最小の壁厚を有する周辺部分２７から最大の壁厚を有する周辺部分２８に変化する。
【００３３】
図５には、周辺方向に一定の壁厚およびより大きな端部開口３２からより小さい端部開口３３に向かって減少している壁厚を有する、閉止された卵形の輪郭体または管３１が示されている。ここで管の自由な断面は同様に減少される。
【００３４】
図６には、基本的に一定の断面および長さにわたって変化している壁厚（図示せず）を有する卵形の輪郭体３５が示されている。加えてこの輪郭体は一端で横方向の平らな部分３６および中間の長手方向部分において横方向の平らな部分３７を有している。
【００３５】
図７には、端壁４２に接続される、多重縁部輪郭体または管４１が示されている。その管は一定の断面および周辺方向に一定の壁厚を有している。管はより大きい壁厚を有する第１の長手方向部分４３、減少している壁厚を有する遷移部分４４、減少された壁厚を有する第２の長手方向部分４５および減少している壁厚を有する最終の部分４６を含んでいる。この構造は例のためのみである。種々の壁厚の変化が可能である。
【００３６】
図８には、加えて屈曲されたずれを有する、開放されたＵ−輪郭体が示されている。増大している壁厚を有する３つの長手方向部分５２，５３，５４がある。部分５４から始まって各々減少している壁厚を有する３つのさらに他の部分５５，５６，５７がある。遷移部分は識別されない。それにも拘わらず壁厚の変化は安定したまたは滑らかなように考えられ得る。
【００３７】
図９には、より大きい壁厚の長手方向部分６２、遷移部分６３およびより小さい壁厚の長手方向部分を有している、金属シート要素６１が示されている。長手方向または圧延方向に平行にシート材料の刻み目６５，６６がある。
【００３８】
図１０には、長手方向または圧延方向により小さい壁厚の部分７２、より大きい壁厚の部分７３およびより小さい壁厚の部分７４を有しているシート金属要素７１が示されている。遷移部分は詳細には識別されていない。長手方向に関連して矩形でシート金属要素は刻み目７５，７６を有している。
【００３９】
図１１には、長手方向または圧延方向により大きい壁厚の第１部分８２、遷移部分８３および小さい壁厚のさらに他の長手方向部分８４を有している、シート金属要素８１が示されている。見られるように長手方向に対して平行な輪郭付け８５ならびに多数のプレスされた長手方向に延びているビード（ｂｅａｄｓ）８６がある。
【００４０】
図１２には、例として図１１によるシート金属要素の用途が示されている。自動車のドア９１用の金属シートはより小さい壁厚を有する第１の長手方向部分９２、遷移部分９３およびより大きい壁厚を有するさらに他の長手方向部分９４を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】長さにわたって可変の壁厚を有する開放された矩形の輪郭体を示す図である。
【図２】長さにわたって可変の壁厚を有する開放された半円の輪郭体を示す図である。
【図３】周辺方向において可変の壁厚を有する閉止された矩形の輪郭体を示す図である。
【図４】周辺方向において可変の壁厚を有する閉止された卵形の輪郭体を示す図である。
【図５】長さにわたって可変の壁厚を有する閉止された卵形の輪郭体を示す図である。
【図６】長さおよび横方向の平らな部分にわたって可変の壁厚を有する卵形の輪郭体を示す図である。
【図７】長さにわたって可変の壁厚を有する閉止された矩形の輪郭体を示す図である。
【図８】最終的に屈曲されている、長さにわたって可変の壁厚を有するＵ−輪郭体を示す図である。
【図９】長手方向に対して平行に変形される、可変の壁厚を有するシート金属要素を示す図である。
【図１０】長手方向に対して垂直に変形される、可変の壁厚を有するシート金属要素を示す図である。
【図１１】長手方向に対して平行に変形される、シート金属要素を示す図である。
【図１２】図１１によるシート金属要素の用途の１例を示す図である。
【図１】
2005046909.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005046909.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005046909.tif 000009
【図８】
2005046909.tif 000010
【図９】
2005046909.tif 000011
【図１０】
2005046909.tif 000012
【図１１】
2005046909.tif 000013
【図１２】
2005046909.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成16年7月22日(2004.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向で種々の厚さを有する柔軟に圧延された材料帯片からこの帯片の長手方向のまわりに再成形されて真円でない断面および長手方向において可変の壁厚を有する管または輪郭体を形成することを特徴とするシート金属要素。
【請求項２】
長手方向で種々の厚さを有する柔軟に圧延された材料帯片からこの帯片の長手方向に対して横方向に再成形されて真円でない断面および周辺にわたって可変の壁厚を有する管または輪郭体を形成することを特徴とするシート金属要素。
【請求項３】
長手方向で種々の厚さを有する柔軟に圧延された材料帯片からこの帯片の長手方向に対して実質上平行な方向に再成形されて等しい壁厚の領域がビード、縁部またはシリンダラインの方向に対して垂直に延びるように波形にされた表面要素を形成することを特徴とする１方向に可変の壁厚を有するシート金属要素。
【請求項４】
長手方向で種々の厚さを有する柔軟に圧延された材料帯片からこの帯片の長手方向に対して実質上垂直に再成形されて等しい壁厚の領域がビード、縁部またはシリンダラインの方向に対して平行に延びるように波形にされた表面要素を形成することを特徴とする１方向に可変の壁厚を有するシート金属要素。
【請求項５】
長手方向で種々の厚さを有する柔軟に圧延された材料帯片から再成形されて空間的に変形された表面要素を形成することを特徴とする１方向に可変の壁厚を有するシート金属要素。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯片の長手方向に異なる厚さを有する柔軟に圧延された材料帯片から作られるシート金属要素に関する。いわゆる柔軟に圧延された材料帯片は可変のローラギャップ厚さを備えた最初に一定の厚さを有する開始材料を圧延することによって製造される。柔軟に圧延された材料帯片を製造するためのかかる圧延方法およびそれからシート金属要素を製造するための再成形方法は従来技術から知られている。
【背景技術】
【０００２】
独国特許明細書第１０４８７５号公報には、シート金属の帯片形成または平らな部片が圧延することによって異なる壁厚にどのように持ち来たされるか、およびこのようにして得られた可変の壁厚を有するシート金属部片から、長手方向に異なる壁厚を有する管が丸く屈曲されかつスリットに沿ってどのように半田付けされるかが記載されている。
【０００３】
最後に、ヨーロッパ特許出願第０７８８８４９Ａ１号から、まず、平行な刻み目が圧延方向に対して横方向に形成され、そのさい圧延されたシート金属が次いで或る大きさに作るように切断されそしてシート金属部片が圧延されたシート金属を再成形しかつ隣接する縁部を接合することによって長手方向に可変の壁厚を有する管を形成するように仕上げられることが知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
長手方向に均一の断面または回転片の断面を有するシート金属要素は意図されるように使用されるとき種々の長手方向および周辺部分において異なる負荷に曝され得る。均一の壁厚を有する材料からシート金属要素を製造するとき、低い負荷に曝される区域はかくして寸法過剰にされかつ構成要素の過度の重量を結果として生じる。これはとくに車両の構造において望ましくない。
【０００５】
さらに、車両の構造において、定義された変形作用がそれらの強度限界を超えるとき、すなわち、車両衝突の場合に、シート金属要素について必要とされることが知られている。かかる変形作用はシート金属要素を成形することによっておよび／または長さにわたってまたは周辺にわたって変化している壁厚を有するシート金属要素を使用することによって引き起こされることができる。
【０００６】
本発明の目的は、車両の構造、とくにシャーシおよび車両構成要素としてかつ車体構造構成要素として、かかるシート金属要素の拡大された使用を許容する柔軟に圧延された材料帯片から作られるシート金属要素を提供することにある。
【０００７】
柔軟に圧延された材料帯片はここで議論される限りにおいて、これは、シート金属要素を形成するように圧延しかつ次いで材料帯片を或る長さに切断するかまたは柔軟な圧延後材料帯片を或る長さに切断後、分割されない材料帯片を再成形するおよび次いでシート金属要素を形成するように再成形するかまたは最後に柔軟な圧延の前に材料帯片を或る長さに切断しかつシート金属要素を形成するように柔軟に圧延されたブランクを再成形する両方の可能性を含んでいる。
【０００８】
以下で記載されるシート金属要素は、好ましくは、冷間圧延された材料帯片から製造されるシート金属要素を含んでいる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による第１の解決は、その長手方向に種々の厚さを有する柔軟に圧延された材料帯片からこの帯片の長手方向のまわりに再成形されて真円でない断面および長さにわたって可変の壁厚を有する管または輪郭体を形成するシート金属要素に存する。
【００１０】
第２の解決は、その長手方向に種々の厚さを有する柔軟に圧延された材料帯片からこの帯片の長手方向に対して横方向に再成形されて真円でない断面および周辺にわたって可変の壁厚を有する管または輪郭体を形成するシート金属要素に存する。
【００１１】
前記真円でない輪郭体断面は均一なまたは対称な断面、例えば、多角形または卵形断面、または同様に完全に非対称断面を意味することができる。長手方向に溶接され閉止された輪郭体または断面において開放されている輪郭体の代替物はここに包含される。とくに軸方向の負荷下の第１の解決によるシート金属要素は領域的に異なる変形作用を示す一方第２の解決によるシート金属要素は種々の平面における屈曲により異なる作用をとくに呈することができる。両者は長手方向車両支持部材または横方向支持部材（側面衝撃保護）における重量節減および予め定めた変形のためにとくに使用されることができる。
【００１２】
特別の実施の形態において、シート金属要素は長手方向における可変断面、とくに連続してかつ同じに変化する断面を有することが提案される。これは１または２つのクサビ形状要素が切り離される長さに材料帯片を前もって切断するかまたは材料帯片が、増大する重なり合いで重なり合うように材料帯片を接合することによって引き起こされることができる。
【００１３】
さらに他の実施の形態によれば、シート金属要素は均一な、例えば丸い断面と異なる長手方向部分を有することが提案される。これは、続いて最初に均一に成形された輪郭体を再成形する、例えば、個々の輪郭体部分が半径方向に膨張される内部高圧変形方法を使用するかまたは個々の輪郭体部分が断面において減少されるかまたは変形される圧延またはプレスのごとき通常の再成形方法を使用することによって達成されることができる。
【００１４】
そのうえ、シート金属要素は長手方向に湾曲されて延びることができ、そのさい好ましくは次いで屈曲される真っ直ぐな輪郭体が最初に製造される。
【００１５】
前記シート金属要素に関して、それらは外側で壁厚の差異を有する一定の内方断面または内側で壁厚の差異を有する一定の外方断面を有することができることを保持する。両者は開始材料の適宜な柔軟な圧延および適宜な変形工程によって達成されることができる。材料帯片が一方の長手方向平面において厚さの対称の変化で製造されるならば、完成された構成要素についての壁厚の差異は内側および外側で顕著にされる。
【００１６】
重量節減および定義された変形作用の上述した目的のために、厚さのとくに大きいかつ流動している差異はとくに好都合であるかもしれない。このために、最大壁厚に関連して壁厚の差異は柔軟に圧延された開始材料に関してかつしたがってシート金属要素に関して少なくとも２５％にすべきであることが提案される。
【００１７】
重量の節減および区別される変形作用をさらに増大するために、シート金属要素がそれらの壁表面に明けられた孔を備え、それらが好ましくはシート金属要素を形成するために再成形する前に柔軟な材料帯片上に製造されるのが好都合であるかもしれない。他方で、強度を増大するために、壁面が構造、例えば均一な格子配置の刻み目を備えるのが好都合であるかもしれず、そしてこれはまたシート金属要素の自己振動作用に都合良く影響を及ぼすことができる。
【００１８】
さらに他の好都合な実施の形態は、シート金属要素が都合の良い軸方向の接続を許容するより大きな壁厚を有する端部分を有するおよび／または端部分の少なくとも１つが同一種類の構成要素間のプラグ接続を行なうために押し嵌め嵌合として断面において膨張されることに存する。
【００１９】
他の解決は、帯片の長手方向に異なる壁厚を有する柔軟に圧延された材料帯片から帯片の長手方向に対して実質上平行な方向に再成形されて等しい壁厚の領域がビード、縁部またはシリンダラインの方向に対して垂直に延びるように湾曲されたまたは波形にされた表面要素を形成する、１方向に可変の壁厚を有するシート金属要素を含んでいる。他の解決は、帯片の長手方向に異なる壁厚を有する柔軟に圧延された材料帯片から帯片の長手方向に対して実質上垂直な方向に再成形されて等しい壁厚の領域がビード、縁部またはシリンダラインの方向に対して平行に延びるように湾曲されたまたは波形にされた表面要素を形成する、１方向に可変の壁厚を有するシート金属要素を含んでいる。最後の解決は、帯片の長手方向に異なる壁厚を有する柔軟に圧延された材料帯片から再成形されて空間的に変形された表面要素を形成する、すなわち、この場合に、直線からずれている交差線が２つの垂直に交差する部分の方向に形成される、１方向に可変の壁厚を有するシート金属要素を含んでいる。これは、また、回転対称のシート金属要素の整合する交差線を含んでいる。これによって定義されるシート金属要素において、互いに平行に延びているより大きな壁厚の領域は、また、介在されるより小さい壁厚の領域またはより小さい壁厚の領域が、超過されている強度限界の場合における予め定義された変形領域としてまた使用されることができる結果として重量の同時節減とともに強度を増大するのに役立つことができる。前述した空間的に変形されるシート金属要素において、自己振動作用はとくに材料の同時の節減に影響を及ぼされることができる。
【００２０】
好適な実施の形態において、複数の前記シート金属要素が表面要素を形成するように長手方向縁部に沿って接合されることができるかまたは複数の前記シート金属要素が中空体を形成するように複数の平行な長手方向縁部に沿って接合されることができる。この場合に、開放端付き中空体が形成される。最後に、複数の前記シート金属要素は中空体を形成するように周辺縁部に沿って接合されることができる。
【００２１】
３または４辺で閉止された中空体がこれによって製造され得る。前記中空体は、また、長手方向に可変の断面、とくに連続してかつ同様に変化している断面を有することができる。シート金属要素は、また、長手方向における均一の断面と異なる長手方向部分を有することができる。最後に、それらは、また、長手方向に湾曲されて延びることができる。中空体の形の前記シート金属要素の場合において、外側で壁厚の差異を有する一定の内方断面および内側で壁厚の差異を有する一定の外方断面が、また、実現され得る。
【００２２】
上記の理由のために、最大厚さに対して少なくとも２５％の壁厚の差異が、また、ここでは好適かも知れない。重量を節減するために、壁表面は、再び、明けられた孔を備えることができるかまたは強度を増大するために、それらは壁構造、とくに均一な格子の刻み目を有することができる。これにより記載されたシート金属要素は、また、とくに溶接された継ぎ目による、接続を改善するためにより大きな壁厚の端部分を有することができる。閉止された断面を有する前記型の細長いシート金属要素の場合において、この場合に、また、端部分の１つは押し嵌め嵌合として断面において膨張することができる。
【００２３】
長手方向に可変の壁厚を有する中空体としての本発明によるシート金属要素はとくに自動車の長手方向における定義された段階的な負荷または変形作用を有する車両支持部材として使用されることができる。この場合に、長さにわたって異なる曲げ強度、また、衝突の場合に軸方向の力に曝される支持部材についての長さにわたって異なる圧縮または歪み強度のごとき、種々の曲げ負荷が支持部材に作用するとき適切である。加えて、前記特性を有するシート金属要素は、また、長手方向に定義された段階的な変形作用を有する衝撃吸収体として使用されることができる。衝突の場合における制御された軸方向の短縮に基づく設計はこれによって可能とされる。
【００２４】
他の提案によれば、周辺方向に可変の壁厚を有する輪郭体としての本発明によるシート金属要素は、また、周辺にわたって定義された段階的な変形作用または歪み作用を有する車両支持部材として使用されることができる。この場合に、より高い幾何学的な慣性モーメントが支持部材の主要な曲げ平面に設けられ得る一方より低い幾何学的な慣性モーメントが材料を節減するためにより低い負荷に曝される曲げ平面に設けられることができる。
【００２５】
制限なしに、車両における本発明による輪郭体の以下の応用、すなわち、長手方向支持部材(前、後ろ)、衝撃吸収体(前、後ろ)、アクスルクロス部材、座席クロス部材、横材、トンネル補強輪郭体、Ａ，ＢおよびＣ支柱、屋根フレーム、屋根クロス部材が記載されることができる。
【００２６】
本発明による平らなシート金属要素は、また、より大きな壁強度を有するクロス部片がまた増大された形状安定性に関してビードまたは溝の作用を果たすことができる場合に、車体外方パネルとして使用されることができる。この場合に、さらに構造の特別な補強が側面衝突の場合に引き起こされることができる。
【００２７】
平らなシート金属要素の他の好適な使用は、柔軟に圧延された材料を使用することによってそれらの強度およびそれらの重量に関連して最適にされることができる種々のシート金属要素から構成され得るトンネルを含んでいる車両床板を含んでいる。種々の衝突の場合の構造的強度は、また、これによって減少された材料の使用により改善されることができる。
【００２８】
本発明の好適な実施の形態は図面に示されかつ以下で説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１には、長手方向に可変の壁厚を有する、開放されたＵ形状のそれぞれ矩形の輪郭体１１がある。ここでより小さい一定の壁厚を有する第１の長手方向部分１２、増大している壁厚を有する遷移部分１３および一定のより大きい壁厚を有する第２の長手方向部分１４が見られ得る。輪郭体は長手方向に一定の自由な内方断面を有している。
【００３０】
図２には、長手方向に可変の壁厚を有する、半円の断面を有する開放された輪郭体１５が示されている。ここでより小さい一定の壁厚を有する第１の長手方向部分１６、遷移部分１７、およびより大きい一定の壁厚を有する第２の長手方向部分１８が見られ得る。輪郭体は長手方向に変化している自由な内方断面を有している。
【００３１】
図３には、長手方向に実質上一定の断面およびその断面に最小の壁厚を有するより長い側壁２２、より大きな壁厚を有する２つの側壁２３、２４および最大の壁厚を有する側壁２５を有する、閉止されたほぼ矩形の輪郭体２１が示されている。
【００３２】
図４には、長さにわたって一定の断面を有している、閉止された卵形の輪郭体２６が示されており、そのさい壁厚は最小の壁厚を有する周辺部分２７から最大の壁厚を有する周辺部分２８に変化する。
【００３３】
図５には、周辺方向に一定の壁厚およびより大きな端部開口３２からより小さい端部開口３３に向かって減少している壁厚を有する、閉止された卵形の輪郭体または管３１が示されている。ここで管の自由な断面は同様に減少される。
【００３４】
図６には、基本的に一定の断面および長さにわたって変化している壁厚（図示せず）を有する卵形の輪郭体３５が示されている。加えてこの輪郭体は一端で横方向の平らな部分３６および中間の長手方向部分において横方向の平らな部分３７を有している。
【００３５】
図７には、端壁４２に接続される、多重縁部輪郭体または管４１が示されている。その管は一定の断面および周辺方向に一定の壁厚を有している。管はより大きい壁厚を有する第１の長手方向部分４３、減少している壁厚を有する遷移部分４４、減少された壁厚を有する第２の長手方向部分４５および減少している壁厚を有する最終の部分４６を含んでいる。この構造は例のためのみである。種々の壁厚の変化が可能である。
【００３６】
図８には、加えて屈曲されたずれを有する、開放されたＵ−輪郭体が示されている。増大している壁厚を有する３つの長手方向部分５２，５３，５４がある。部分５４から始まって各々減少している壁厚を有する３つのさらに他の部分５５，５６，５７がある。遷移部分は識別されない。それにも拘わらず壁厚の変化は安定したまたは滑らかなように考えられ得る。
【００３７】
図９には、より大きい壁厚の長手方向部分６２、遷移部分６３およびより小さい壁厚の長手方向部分を有している、金属シート要素６１が示されている。長手方向または圧延方向に平行にシート材料の刻み目６５，６６がある。
【００３８】
図１０には、長手方向または圧延方向により小さい壁厚の部分７２、より大きい壁厚の部分７３およびより小さい壁厚の部分７４を有しているシート金属要素７１が示されている。遷移部分は詳細には識別されていない。長手方向に関連して矩形でシート金属要素は刻み目７５，７６を有している。
【００３９】
図１１には、長手方向または圧延方向により大きい壁厚の第１部分８２、遷移部分８３および小さい壁厚のさらに他の長手方向部分８４を有している、シート金属要素８１が示されている。見られるように長手方向に対して平行な輪郭付け８５ならびに多数のプレスされた長手方向に延びているビード（ｂｅａｄｓ）８６がある。
【００４０】
図１２には、例として図１１によるシート金属要素の用途が示されている。自動車のドア９１用の金属シートはより小さい壁厚を有する第１の長手方向部分９２、遷移部分９３およびより大きい壁厚を有するさらに他の長手方向部分９４を含んでいる。
【００４１】
本発明にかかる実施の形態の要約を以下に列挙する。
【００４２】
＜１＞  その長手方向に種々の厚さを有する柔軟に圧延された材料帯片からこの帯片の長手方向のまわりに再成形されて真円でない断面および長さにわたって可変の壁厚を有する管または輪郭体を形成することであるシート金属要素。
【００４３】
＜２＞  その長手方向に種々の厚さを有する柔軟に圧延された材料帯片からこの帯片の長手方向に対して横方向に再成形されて真円でない断面および周辺にわたって可変の壁厚を有する管または輪郭体を形成することであるシート金属要素。
【００４４】
＜３＞  断面において閉止されかつ長手方向において溶接されることである上記＜１＞または＜２＞に記載のシート金属要素。
【００４５】
＜４＞  断面において開放されることである上記＜１＞または＜２＞に記載のシート金属要素。
【００４６】
＜５＞  長手方向における可変断面、とくに連続してかつ同じに変化する断面を有することである上記＜１＞ないし＜４＞のいずれか１つに記載のシート金属要素。
【００４７】
＜６＞  均一の断面と異なる長手方向断面を有することである上記＜１＞ないし＜４＞のいずれか１つに記載のシート金属要素。
【００４８】
＜７＞  長手方向に湾曲されて延びることである上記＜１＞ないし＜６＞のいずれか１つに記載のシート金属要素。
【００４９】
＜８＞  一定の内方断面および外側での壁厚の差異を有することである上記＜１＞ないし＜７＞のいずれか１つに記載のシート金属要素。
【００５０】
＜９＞  一定の外方断面および内側での壁厚の差異を有することである上記＜１＞ないし＜７＞のいずれか１つに記載のシート金属要素。
【００５１】
＜１０＞  前記壁厚の差異が最大厚さに対して少なくとも２５％である上記＜１＞ないし＜９＞のいずれか１つに記載のシート金属要素。
【００５２】
＜１１＞  刻み目、とくに均一の格子配置を備えることである上記＜１＞ないし＜１０＞のいずれか１つに記載のシート金属要素。
【００５３】
＜１２＞  その表面に明けられた孔を備えることである＜１＞ないし＜１０＞のいずれか１つに記載のシート金属要素。
【００５４】
＜１３＞  より大きな壁厚を有する端部分を有することである上記＜１＞ないし＜１２＞のいずれか１つに記載のシート金属要素。
【００５５】
＜１４＞  前記端部分の少なくとも１つが押し込み嵌合として断面において広げられることである上記１３に記載のシート金属要素。
【００５６】
＜１５＞  その長手方向に種々の厚さを有する柔軟に圧延された材料帯片からこの帯片の長手方向に対して実質上平行な方向に再成形されて等しい壁厚の領域がビード、縁部またはシリンダラインの方向に対して垂直に延びるように波形にされた表面要素を形成することである１方向に可変の壁厚を有するシート金属要素。
【００５７】
＜１６＞  その長手方向に種々の厚さを有する柔軟に圧延された材料帯片からこの帯片の長手方向に対して実質上垂直に再成形されて等しい壁厚の領域がビード、縁部またはシリンダラインの方向に対して平行に延びるように波形にされた表面要素を形成することである１方向に可変の壁厚を有するシート金属要素。
【００５８】
＜１７＞  その長手方向に種々の厚さを有する柔軟に圧延された材料帯片から再成形されて空間的に変形された表面要素を形成することである１方向に可変の壁厚を有するシート金属要素。
【００５９】
＜１８＞  表面要素を形成するために長手方向縁部に沿って、上記＜１５＞ないし＜１７＞のいずれか１つに記載の複数のシート金属要素から構成されるシート金属要素。
【００６０】
＜１９＞  中空体を形成するために長手方向縁部に沿って、上記＜１５＞ないし＜１７＞のいずれか１つに記載の複数のシート金属要素から構成されるシート金属要素。
【００６１】
＜２０＞  中空体を形成するために周辺縁部に沿って、上記＜１５＞ないし＜１７＞のいずれか１つに記載の複数のシート金属要素から構成されるシート金属要素。
【００６２】
＜２１＞  ２端において開放されることである上記＜１９＞に記載のシート金属要素。
【００６３】
＜２２＞  長手方向に可変の断面、とくに連続してかつ同じに変化する断面を有することである上記＜１９＞または＜２０＞に記載のシート金属要素。
【００６４】
＜２３＞  長手方向において均一の断面と異なる長手方向部分を有することである上記＜１９＞または＜２０＞に記載のシート金属要素。
【００６５】
＜２４＞  長手方向に湾曲されて延びることである上記＜１５＞ないし＜２３＞のいずれか１つに記載のシート金属要素。
【００６６】
＜２５＞  一定の内方断面および外側での壁厚の差異を有することである上記＜１５＞ないし＜２４＞のいずれか１つに記載のシート金属要素。
【００６７】
＜２６＞  一定の外方断面および内側での壁厚の差異を有することである上記＜１５＞ないし＜２４＞のいずれか１つに記載のシート金属要素。
【００６８】
＜２７＞  前記壁厚の差異が最大厚さに対して少なくとも２５％である上記＜１５＞ないし＜２６＞のいずれか１つに記載のシート金属要素。
【００６９】
＜２８＞  刻み目、とくに均一の格子配置を備えることである上記＜１５＞ないし＜２７＞のいずれか１つに記載のシート金属要素。
【００７０】
＜２９＞  その表面に明けられた孔を備えることである上記＜１５＞ないし＜２８＞のいずれか１つに記載のシート金属要素。
【００７１】
＜３０＞  より大きな壁厚を有する端部分を有することである上記＜１５＞ないし＜２０＞のいずれか１つに記載のシート金属要素。
【００７２】
＜３１＞  前記端部分の少なくとも１つが押し込み嵌合として断面において広げられることである上記＜３０＞に記載のシート金属要素。
【００７３】
＜３２＞  長手方向において定義された段階的な負荷または変形作用を有する車両支持部材としての上記＜１＞および＜３＞ないし＜１４＞のいずれか１つに記載のシート金属要素の使用。
【００７４】
＜３３＞  長手方向において定義された段階的な変形作用を有する衝撃吸収体としての上記＜１＞および＜３＞ないし＜１４＞のいずれか１つに記載のシート金属要素の使用。
【００７５】
＜３４＞  周辺にわたって定義された段階的な変形作用を有する車両支持部材としての上記＜２＞ないし＜１４のいずれか１つに記載のシート金属要素の使用。
【００７６】
＜３５＞  車両床板としての上記＜１５＞ないし＜３１＞のいずれか１つに記載のシート金属要素の使用。
【００７７】
＜３６＞  車両外装パネルとしての上記＜１５＞ないし＜３１＞のいずれか１つに記載のシート金属要素の使用。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】長さにわたって可変の壁厚を有する開放された矩形の輪郭体を示す図である。
【図２】長さにわたって可変の壁厚を有する開放された半円の輪郭体を示す図である。
【図３】周辺方向において可変の壁厚を有する閉止された矩形の輪郭体を示す図である。
【図４】周辺方向において可変の壁厚を有する閉止された卵形の輪郭体を示す図である。
【図５】長さにわたって可変の壁厚を有する閉止された卵形の輪郭体を示す図である。
【図６】長さおよび横方向の平らな部分にわたって可変の壁厚を有する卵形の輪郭体を示す図である。
【図７】長さにわたって可変の壁厚を有する閉止された矩形の輪郭体を示す図である。
【図８】最終的に屈曲されている、長さにわたって可変の壁厚を有するＵ−輪郭体を示す図である。
【図９】長手方向に対して平行に変形される、可変の壁厚を有するシート金属要素を示す図である。
【図１０】長手方向に対して垂直に変形される、可変の壁厚を有するシート金属要素を示す図である。
【図１１】長手方向に対して平行に変形される、シート金属要素を示す図である。
【図１２】図１１によるシート金属要素の用途の１例を示す図である。
【外国語明細書】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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